隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人已被廣泛使用，但是由于成本和功能限制，它們無(wú)法獨(dú)立完成所有物料搬運(yùn)任務(wù)。大量的物料搬運(yùn)任務(wù)仍然需要人們完成。
如何減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率并避免對(duì)工人的身體傷害，西方國(guó)家已經(jīng)開(kāi)發(fā)了基于傳統(tǒng)專(zhuān)用工具和輔助設(shè)備的新一代人體工學(xué)設(shè)備：智能輔助設(shè)備（IAD）。一種可以與操作員在同一物理空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)同操作的特殊操作機(jī)器人。
它主要用于各種裝配生產(chǎn)線，物流傳輸作業(yè)等，具有以下特點(diǎn)：1.操作簡(jiǎn)便：零重力作業(yè)，可以完成物料搬運(yùn)，裝配和定位工作，成為物料搬運(yùn)的首選各個(gè)行業(yè)的設(shè)備。 2.精確定位：在負(fù)載被懸掛之后，它處于“浮動(dòng)”位置。
處于空氣中的狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)被操作物料的快速定位。 3.操作簡(jiǎn)單：無(wú)需控制按鈕，人為操作是機(jī)械操作命令。
剛性結(jié)構(gòu)，可配備任何形式的治具系統(tǒng)。 4.高效安全：人機(jī)協(xié)作，減少誤操作，提高安全性和工作效率。
1.目前，智能輔助機(jī)械手的處理能力在80kg?320kg之間，基本參數(shù)如下表所示。其次，安裝形式基本上可以分為三種：立柱式，吊頂式和吊頂導(dǎo)軌式。
輪廓圖如圖1所示。3.系統(tǒng)功能分析：1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3 2）系統(tǒng)控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)采用分布式控制方式，上位機(jī)采用高性能單片機(jī)為控制核心。它的任務(wù)是接收和處理來(lái)自下位機(jī)的信號(hào)，并控制起重系統(tǒng)；下位計(jì)算機(jī)使用高性能的單片機(jī)作為控制核心，其任務(wù)是接收和處理終端操作信號(hào)并將其傳輸?shù)缴衔挥?jì)算機(jī)。
上位機(jī)與下位機(jī)之間采用RS232串行通訊方式。提升系統(tǒng)的總體控制方案如圖4所示。
圖4系統(tǒng)總體控制方案3）微操縱力控制提升系統(tǒng)采用微操縱力控制方法。提升系統(tǒng)的微操縱力控制原理是僅使用末端操縱器來(lái)檢測(cè)操作員施加的微操縱力。
通過(guò)在線實(shí)時(shí)處理，它可以及時(shí)響應(yīng)操作員的上下運(yùn)動(dòng)，大大減少了慣性并伸出了操作員的手臂，從而解除了系統(tǒng)的指尖控制調(diào)節(jié)方式，并顯示了其控制原理框圖在圖5中。為了實(shí)現(xiàn)負(fù)載位置的微動(dòng)調(diào)整，設(shè)置了升降系統(tǒng)的微調(diào)模式，即使用按鈕開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)負(fù)載位置的微調(diào)，并且每個(gè)移動(dòng)速度可達(dá)到0.5mm / s，以實(shí)現(xiàn)精確的位置調(diào)整。
圖5控制原理框圖4）起重系統(tǒng)控制原理整個(gè)系統(tǒng)由高性能單片機(jī)，功率放大器模塊，通信模塊，濾波電路模塊等組成。其中，高性能單片機(jī)主要負(fù)責(zé)控制算法的計(jì)算，功率放大器模塊實(shí)現(xiàn)PWM信號(hào)的放大和電機(jī)的過(guò)流保護(hù)，濾波放大器電路模塊實(shí)現(xiàn)信號(hào)的處理終端操縱器和壓力傳感器的接口，并且通信模塊負(fù)責(zé)與上位計(jì)算機(jī)的通信。
系統(tǒng)控制原理如圖6所示。圖6系統(tǒng)控制原理在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，利用單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)器產(chǎn)生一個(gè)5ms的時(shí)間中斷，以便使采樣時(shí)間任務(wù)從就緒狀態(tài)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。
在采樣時(shí)間任務(wù)中，使用正交編碼計(jì)數(shù)器。方向識(shí)別后，獲得電動(dòng)機(jī)的當(dāng)前速度和位置，然后通過(guò)位置和速度閉環(huán)算法獲得所需的輸出控制量，即PWM占空比，并放大功率進(jìn)行驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。
在此過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)模塊的電流采樣鏈接會(huì)實(shí)時(shí)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的電流。當(dāng)當(dāng)前